ГТМС/ЦТМС специјално прилагођавање графитног учвршћења: решење за дубоку машинску обраду микро рупа

ГТМС специјални графитни елементи се пробијају кроз микронску машинску обраду: прилагођено решење за 1.500 микро-рупа прецизно распоређених у 0,01 ㎡

Током ГТМС/ЦТМС процеса високотемпературног синтеровања у амбалажи микроелектронике, специјалне графитне арматуре морају комбиновати пристајање на нивоу микрона са високом топлотном отпорношћу и стабилношћу. Да би се суочио са изазовима ломљења ивица, ултра-брзог хабања алата и кумулативне толеранције у малим површинама ултра-високе густине микро-рупа, ВеТек је провео 10 месеци пробијајући уско грло континуиране дубоке обраде за скоро 10.000 микро-рупа кроз адаптацију материјала, сечење кинематике и веома поуздану реконструкцију сечења, реконструкцију затворене више дима, испорука на једном месту.

1. Снимак кључних података и поређење перформанси

Слика 1 - ГТМС/ЦТМС специјална графитна плоча за причвршћење и структурне компоненте за машинску обраду микро рупа

У процесу ГТМС херметичког паковања, конзистенција рупа и отпорност на топлотну деформацију графитних плоча директно одређују херметичност паковања и принос готовог производа. Кључни индикатори процеса и учинка пре и после техничког пробоја ВеТек тима се пореде на следећи начин:

2. Позадина корисника и сценарији примене ГТМС/ЦТМС херметичког паковања

Купац у овој сарадњи је предузеће за истраживање и развој и производњу специјализовано за високопоуздане сензоре и компоненте за паковање микроелектронике. Његове основне производне линије широко примењују ГТМС/ЦТМС (заптивање стаклом/керамиком и металом) процесе синтеровања. У пећима за заптивање на високим температурама, специјалне графитне арматуре служе као високо прецизни калупи за ношење, одговорни за прецизно позиционирање и држање стотина до хиљада финих металних иглица (као што је легура Ковар) и стаклених предформи. Пошто једна графитна плоча за причвршћивање у овом пројекту мери мање од 0,01 квадратни метар, али мора прецизно да прими скоро 1.500 микро-рупа, комплетан сет фиксатора интегрише скоро 10.000 микро-рупа са изузетно танким зидовима између рупа. Током високотемпературног синтеровања на 800°Ц–1000°Ц, свако мало пречника рупе ван толеранције, позиционо одступање или одвајање графитне прашине директно ће довести до нагињања металне осовинице, пуцања стаклене изолације или чак потпуног губитка херметичности.

3. Уска грла и механизми за отказивање специјалне графитне обраде микро рупа

Пре него што је довео ВеТек техничку радну групу, купац је наишао на озбиљна техничка уска грла током пробне производње и обраде у малим серијама: Прво, микро рупе ивице ивице и цепања: Графит је порозан крхки материјал; током непрекидног бушења микро-рупа велике густине, напон смицања у тренутку када микро-бушилица улази и излази лако изазива ломљење ломљивих ивица на отвору рупе. Друго, померање толеранције узроковано микро-хабањем алата: Приликом континуиране обраде хиљада микро-рупа, хабање финих бургија се интензивира, узрокујући да пречници рупа у дубоким рупама показују сужени градијент, где одступање од само неколико микрона доводи до квара и отпада целог комплета учвршћења, који садржи скоро 000 хо10. Треће, неусклађеност термичке експанзије и контаминација прашином: Високотемпературни ЦТЕ обичних графитних материјала не поклапа се са оним металних иглица, а фина прашина се лако одваја, загађујући интерфејс за синтеровање стакла.

4. Како постићи обраду микро рупа на нивоу микрона за ГТМС специјалне графитне елементе?

 Да би решио потешкоће дубоке обраде 10.000 микро рупа, ВеТек Р&Д тим је реконструисао модел кинематике резања и имплементирао систематски процесни инжењеринг:

· Алгоритам путање алата и реконструкција удубљења:Оптимизована брзина помака и сегментирана брзина ротације кроз ортогоналне експерименте, усвајајући стратегију импулсног урањања са микро-убацивањем како би се ефективно смањила сила смицања при машинском удару за преко 45%, потпуно елиминишући дефекте на отвору рупе.

· Микро-бушилице против стругања и оптимизација протока за уклањање струготине:Прилагођене микро-бушилице са дијамантским премазом ултра финог зрна у комбинацији са импулсним системом за микро-хлађење микро-хлађења за уклањање струготине повећале су век трајања алата за више од 3 пута, обезбеђујући да померање пречника рупе преко 1500 микро-рупа по једној плочи остаје испод ±0,002 мм.

5. Пракса производње и инспекције за специјалне графитне учвршћене плоче високе топлотне проводљивости усклађене са ЦТЕ

Слика 2 – Стварни детаљи специјалне графитне плоче за фиксирање са нултом површином стругања и високо прецизним низом микро рупа

· Решење за адаптацију материјала:Строго одабран изостатски специјални графит високе чистоће са густом микроструктуром и одличном термичком стабилношћу при високим температурама. Његов коефицијент термичке експанзије (ЦТЕ) се у великој мери поклапа са коефицијентом Ковар легуре, значајно потискујући топлотно напрезање при синтеровању на високим температурама и одвајање микропрашине.

· Заједничка инспекција и дубинско чишћење:Линија за контролу квалитета увела је комплементарни систем 'Оптички инструмент за мерење слике + потпуно аутоматизована машина за мерење координата (ЦММ)'. Оптичко снимање брзо скенира размак између низа од 10.000 рупа, док ЦММ проверава перпендикуларност дубоких рупа и локације просторних жлебова; коначно допуњено вишестепеним градијентним ултразвучним чишћењем како би се потпуно уклониле заостале нечистоће графита дубоко унутар микро-слепих рупа, постижући чистоћу на нивоу полупроводника.

6. Често постављана питања (ФАК)

Слика 3 - ВеТек високопрецизни ЦНЦ обрадни центар

П: Који су минимални пречник рупе и крајње толеранције за машинску обраду микро рупа специјалних графитних арматура високе густине?
О:ВеТек поседује микро-машинске могућности за пречнике рупа испод 0,2 мм. Толеранције пречника рупа се могу стабилно контролисати унутар ±0,003 мм, а права округлост, као и толеранције положаја за 1500 рупа на једној плочи достижу ±0,005 мм, у потпуности задовољавајући захтеве ГТМС за паковање игле високе густине.

П: Зашто ГТМС херметички уређаји за синтеровање морају прецизно одговарати ЦТЕ легуре Ковар?
О:Током циклуса синтеровања на 800°Ц–1000°Ц, ако је ЦТЕ фиксирања и металних иглица недоследан, напон на смицање настао контракцијом хлађења ће изазвати померање игле, пуцање стакленог тела или квар заптивача. Прецизно ЦТЕ усклађивање обезбеђује синхронизовано ширење и контракцију, побољшавајући херметички принос.

П: Како процес ултразвучног чишћења осигурава да у дубоким микро-рупама не остане заостала графитна прашина?
О:Користимо систем ултразвучног генерисања вишефреквентног градијента у комбинацији са дејонизованом водом и специјализованим медијима за чишћење. Коришћењем ефеката кавитације високе фреквенције, фине честице графита дубоко унутар микро-рупа и слепих рупа се потпуно уклањају, након чега следи дување азотом високе чистоће и вакуумско сушење како би се постигла чиста испорука на нивоу полупроводника.

7. Резиме и услуге инжењерске подршке

У области херметичког паковања полупроводника и микроелектронике, прецизност обраде на микронском нивоу и термодинамичка стабилност носача директно одређују принос амбалаже и искоришћеност опреме. Ослањајући се на континуирану акумулацију у материјалима високе чистоће, прецизној машинској обради и производњи критичних полупроводничких компоненти, ВеТек је успешно превазишао производну баријеру на нивоу индустрије од 1.500 микро-рупа густо распоређених на 0,01㎡ плоча, остварујући високо поуздану испоруку масовне производње специјалних графитних уређаја на нивоу од 10.000 рупа.

Као производно предузеће фокусирано наразвој ЦВД СиЦ, ТаЦ премаза, чврстог СиЦ и критичних полупроводничких материјала и компоненти, ВеТек континуирано пружа материјална решења високих перформанси за производњу полупроводника, раст кристала и процесна поља високих температура.  У исто време, адресирајући захтеве примене у херметичком паковању, високотемпературном синтеровању и прецизном позиционирању, ВеТек пружа инжењерске услуге укључујућиизбор графитног материјала високе чистоће, прецизна обрада и прилагођена подршка за производњу. 

Ако тражите високо прецизне графитне компоненте погодне за ГТМС/ЦТМС процесе херметичког заптивања, или захтевате подударање материјала, структурну оптимизацију и валидацију узорка, слободно контактирајте ВеТек инжењерски тим. Ми ћемо вам пружити техничку подршку на једном месту од избора материјала до прецизне производње.

Слика 4 – Панорамски приказ ВеТек специјалних материјала за истраживање и развој и прецизну производну базу